第38卷哈尔滨师范大学自然科学学报Vol．38，No．62022第6期NATUＲALSCIENCEJOUＲNALOFHAＲBINNOＲMALUNIV■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■EＲSITY基于第一性原理对于锂硫电池正极材料NiS掺杂改性的研究吴宇，王自立，邓超*(哈尔滨师范大学)【摘要】在寻找合适的锂硫电池正极材料过程中，发现过渡金属硫化物(如NiS)有着良好的导电性能可以作为优越的电极材料被应用，而大量的理论和试验证明非金属原子等位替换硫原子作为正极材料相比较与前者有着更优越的性能，而非金属原子N、S等掺杂NiS体积随着掺杂原子序数的增加而增加，所以等位替换硫原子方案具有可行性，尤其N掺杂具有高结合能．通过分析对比NiS与N/NiS吸附能、总态密度、键长以及扩散能垒等性质发现后者具有更高的吸附能、费米能级处表现的数值更好且有更好的导电性和更低的扩散能垒，能够进一步促进锂硫化合物的转化．通过NiS与N/NiS性质的对比研究，为开发优秀正极材料提供了参考．【关键词】锂硫电池;第一性原理;密度泛函理论【中图分类号】O641【文献标识码】A【文章编号】1000－5617(2022)06－0075－04收稿日期:2022－08－09*通讯作者0引言传统锂硫电池一般采用硫单质作为正极，金属单质作为负极，而传统的正极材料单质硫是不导电物质，导电性能非常差且在充放电过程中，体积的扩大或缩小的程度非常大可能会导致电池的损坏．传统锂硫电池导电性差，多硫化物溶解严重，制约其应用与发展，而过渡金属具有优越的导电性，其硫化物更是有良好的界面相容性、理论比容量高、电压适中、电子导电性相对较高，被认为是高性能全固态锂电池极有前途的正极材料［1］．Long等学者验证其合理性，但是，对于这种电极材料的电化学特性，特别是在分子层面，很多学者还没有足够的认识［2］．因此，必须全面理解多硫化物在电池中的界面相互作用，才能更好地解释其在电池中的吸附．N(或P等)掺杂提高了电极材料的电化学性质，提高了其导电率，提高了Li+的迁移能力．从理论上论证了这种方法的合理性．研究了N/NiS对Li2S4的S—S键的影响，并对其催化转化进行了研究．研究发现，氮化镍硫能够有效地控制电子态向费米能级运动，并改善其导电性能，从而对电极的电子动态进行调控．1计算方法基于密度泛函理论和平面波赝势法进行了理论计算采用Perdew－Burke－Ernzerhof(PBE)交换相关函数的广义梯度近似(GGA)，平面波截止能量设为400eV．所有的几何优化和...
